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JP6057418B2 - Method for obtaining a cell culture comprising hepatocytes from a group of cells containing hepatocytes differentiated from induced pluripotent stem cells - Google Patents

Method for obtaining a cell culture comprising hepatocytes from a group of cells containing hepatocytes differentiated from induced pluripotent stem cells Download PDF

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本発明は、人工多能性幹細胞から分化誘導した肝細胞を含む細胞群から、実質的に肝細胞からなる細胞培養物を得る方法、並びに該方法により得られた実質的に肝細胞からなる細胞培養物に関する。より詳しくは本発明は、人工多能性幹細胞から分化誘導した肝細胞と未分化の人工多能性幹細胞とを含む細胞群から、実質的に肝細胞からなる細胞培養物を分別して得る方法、並びに該方法により得られた実質的に肝細胞からなる細胞培養物に関する。   The present invention relates to a method of obtaining a cell culture consisting essentially of hepatocytes from a group of cells containing hepatocytes induced to differentiate from induced pluripotent stem cells, and cells substantially consisting of hepatocytes obtained by the method Relates to the culture. More specifically, the present invention relates to a method for obtaining a cell culture consisting essentially of hepatocytes from a cell group comprising hepatocytes induced to differentiate from induced pluripotent stem cells and undifferentiated induced pluripotent stem cells, The present invention also relates to a cell culture substantially consisting of hepatocytes obtained by the method.

近年、機能不全や機能障害を起こした細胞、組織、器官の再生や機能の回復を目的とした再生医療において、多能性幹細胞から分化させた細胞を使用する移植療法が注目されている。多能性幹細胞は、自分自身を複製する自己複製能と多分化能を共に有する細胞であり、多能性幹細胞から目的とする細胞を分化誘導し、増幅することは、再生医療において大きな課題である。   In recent years, transplantation therapy using cells differentiated from pluripotent stem cells has attracted attention in regenerative medicine for the purpose of regeneration and functional recovery of cells, tissues, and organs that have malfunctioned or impaired function. Pluripotent stem cells are cells that have both self-replicating ability and pluripotency to replicate themselves, and it is a major issue in regenerative medicine to induce and amplify target cells from pluripotent stem cells. is there.

多能性幹細胞は、人工多能性幹細胞(induced pluripotent stem cells:以下、iPS細胞と略称することがある)および胚性幹細胞(embryonic stem cells:以下、ES細胞と略称することがある)が知られている。これら細胞は、目的の細胞を分化誘導させて使用する移植療法などにより再生医学への応用が期待されている。   The pluripotent stem cells are known as induced pluripotent stem cells (hereinafter abbreviated as iPS cells) and embryonic stem cells (hereinafter abbreviated as ES cells). It has been. These cells are expected to be applied to regenerative medicine by transplantation therapy in which the target cells are differentiated and used.

例えば、ヒトiPS細胞やヒトES細胞から肝細胞を分化誘導することができれば肝不全症例に対する移植療法への発展が期待される。肝臓は、主に肝実質細胞である肝細胞と、胆管上皮細胞などの肝非実質細胞などにより構成される。肝臓は、胆汁の分泌、吸収栄養分の濾過と解毒、薬物代謝、糖分の貯蔵と血糖の調節を行う他に、フィブリノーゲン、ヘパリンおよび貧血阻止物質などの生成器官であり生命必須のものである。そのため、機能する肝細胞が極度に減少する肝不全は致命的な病態であり、肝不全の症例では極度の凝固因子の不足による出血傾向、肝性昏睡などの大変重篤な状態となる。肝細胞の移植はこのような病態の根本的な治療法になり得る。   For example, if hepatocytes can be induced to differentiate from human iPS cells or human ES cells, development to transplantation therapy for liver failure cases is expected. The liver is mainly composed of hepatocytes that are hepatocytes, non-hepatocytes such as biliary epithelial cells, and the like. In addition to the secretion of bile, filtration and detoxification of absorbed nutrients, drug metabolism, storage of sugar and regulation of blood glucose, the liver is a vital organ that is a vital organ, such as fibrinogen, heparin, and anemia inhibitor. Therefore, liver failure in which functioning hepatocytes are extremely reduced is a fatal disease state, and in cases of liver failure, a very serious state such as bleeding tendency due to insufficient coagulation factor and hepatic coma. Hepatocyte transplantation can be a fundamental treatment for such pathologies.

本発明者は、ES細胞から肝細胞を分化誘導し、かつ分化した肝細胞を含む細胞群から実質的に肝細胞からなる細胞培養物を得る方法を提供している(特許文献1および2)。具体的には、肝細胞は解糖系、尿素サイクルなどの一連の酵素群を有するため、それぞれの産物のブドウ糖およびアルギニンを除き、基質のガラクトースおよびオルニチンを添加した培地で生存することに着目し、かかる培地で培養することにより、胚性幹細胞から分化した細胞のうち、肝細胞以外の別の細胞へ分化した細胞を死滅させて、実質的に肝細胞からなる細胞培養物を得る方法を提供している。   The present inventor provides a method for inducing differentiation of hepatocytes from ES cells and obtaining a cell culture substantially composed of hepatocytes from a group of cells containing the differentiated hepatocytes (Patent Documents 1 and 2). . Specifically, because hepatocytes have a series of enzymes such as glycolysis and urea cycle, we focus on the fact that they survive in a medium supplemented with the substrates galactose and ornithine, except for the glucose and arginine products. Provide a method of obtaining a cell culture consisting essentially of hepatocytes by culturing in such a medium to kill cells differentiated from embryonic stem cells into other cells other than hepatocytes doing.

しかし、ヒトES細胞のヒトへの適用に関しては、当該ES細胞が他人由来の胚性幹細胞であることに由来する免疫拒絶や倫理的な問題が存在する。   However, regarding the application of human ES cells to humans, there are immune rejection and ethical problems derived from the fact that the ES cells are embryonic stem cells derived from others.

一方、iPS細胞は、ヒト線維芽細胞などの体細胞から遺伝子組換え技術により誘導される多能性幹細胞であり、自己の細胞から作製可能であるため、免疫拒絶などの問題が少なく、再生医学への応用が期待されている(非特許文献1)。   On the other hand, iPS cells are pluripotent stem cells derived from somatic cells such as human fibroblasts by gene recombination technology, and can be prepared from their own cells, so there are few problems such as immune rejection and regenerative medicine. Application to this is expected (Non-patent Document 1).

ヒトiPS細胞から肝細胞を分化誘導する技術は、肝細胞への分化を促進する増殖因子および/または転写因子をそれぞれヒトiPS細胞の培養に添加し、導入する方法などが報告されている(非特許文献2、非特許文献3、非特許文献4)。   As a technique for inducing differentiation of hepatocytes from human iPS cells, a method has been reported in which growth factors and / or transcription factors that promote differentiation into hepatocytes are added to the culture of human iPS cells, respectively, and introduced (non-substantially). Patent Document 2, Non-Patent Document 3, Non-Patent Document 4).

しかしながら、iPS細胞にも、移植すると癌化する虞れがあるという問題がある(非特許文献5)。iPS細胞から分化した肝細胞を含む細胞群には未分化のiPS細胞が混在するため、分化した肝細胞を臨床応用するためには、分化した肝細胞を該細胞群から分別して取得する必要がある。   However, iPS cells also have a problem that they may become cancerous when transplanted (Non-patent Document 5). Since undifferentiated iPS cells are mixed in a cell group containing hepatocytes differentiated from iPS cells, it is necessary to obtain differentiated hepatocytes separately from the cell group in order to apply clinically to differentiated hepatocytes. is there.

特許第4759723号公報Japanese Patent No. 4759723 特開2005-253374号公報JP 2005-253374 A 特開2012-143229号公報JP 2012-143229 A

タカハシ(Takahashi K)ら、「Induction of Pluripotent Stem Cells from Adult Human Fibroblasts by Defined Factors」、セル(Cell)、2007年、第131巻、第5号、p.861-872。Takahashi K et al., “Induction of Pluripotent Stem Cells from Adult Human Fibroblasts by Defined Factors”, Cell, 2007, Vol. 131, No. 5, p.861-872. トミザワ(Tomizawa M)ら、「肝臓」、2011年、第52巻、(増刊2):A680。Tomizawa M et al., “Liver”, 2011, Volume 52, (Extra Number 2): A680. イナムラ(Inamura)ら、「Efficient Generation of Hepatoblasts From Human ES Cells and iPS Cells by Transient Overexpression of Homeobox Gene HEX」、モレキュラー セラピー(Molecular Therapy)、2011年、第19巻、第2号、p.400-407。Inamura et al., “Efficient Generation of Hepatoblasts From Human ES Cells and iPS Cells by Transient Overexpression of Homeobox Gene HEX”, Molecular Therapy, 2011, Vol. 19, No. 2, p.400-407 . トミザワ(Tomizawa M)ら、「Single-step protocol for the differentiation of human-induced pluripotent stem cells into hepatic progenitor-like cells」、バイオメディカル レポーツ(Biomedical Reports)、2013年、第1巻、p.18-22(Published online on Monday, August 13, 2012 as Doi: 10.3892/br.2012.2)。Tomizawa M et al., “Single-step protocol for the differentiation of human-induced pluripotent stem cells into hepatic progenitor-like cells”, Biomedical Reports, 2013, Volume 1, pages 18-22 (Published online on Monday, August 13, 2012 as Doi: 10.3892 / br.2012.2). カニンガム(Cunningham)ら、「Lessons from human teratomas to guide development of safe stem cell therapies」、ネイチャー バイオテクノロジー(Nature Biotechnology)、2012年、第30巻、p.849-857。Cunningham et al., “Lessons from human teratomas to guide development of safe stem cell therapies”, Nature Biotechnology, 2012, Vol. 30, pages 849-857. トミザワ(Tomizawa M)ら、「Activin A is essential for feeder-free culture of human induced pluripotent stem cells」、ジャーナル オブ セルラー バイオケミストリー(印刷中)(Journal of Cellular Biochemistry(in press))、(Published online as DOI:10.1002/jcb.24395)。Tomizawa M et al., “Activin A is essential for feeder-free culture of human induced pluripotent stem cells”, Journal of Cellular Biochemistry (in press), (Published online as DOI) : 10.1002 / jcb.24395). カキヌマ(Kakinuma S)ら、「Analyses of cell surface molecules on hepatic stem/progenitor cells in mouse fetal liver」、ジャーナル オブ ヘパトロジー(Journal of Hepatology)、2009年、第51巻、第1号、p.127-138。Kakinuma S et al., “Analyses of cell surface molecules on hepatic stem / progenitor cells in mouse fetal liver”, Journal of Hepatology, 2009, Vol. 51, No. 1, p.127-138 . サンガン(Sangan C B)ら、「Hepatic progenitor cells」、セル アンド ティッシュー リサーチ(Cell and Tissue Research)、2010年、第342巻、第2号、p.131-137。Sangan CB et al., “Hepatic progenitor cells”, Cell and Tissue Research, 2010, Volume 342, No. 2, p. 131-137. ヤマダ(Yamada T)ら、「In vitro differentiation of embryonic stem cells into hepatocyte-like cells identified by cellular uptake of indocyanine green」、ステム セルズ(Stem Cells)、2002年、第20巻、第2号、p.146-154。Yamada T et al., “In vitro differentiation of embryonic stem cells into hepatocyte-like cells identified by cellular uptake of indocyanine green”, Stem Cells, 2002, 20, 20, p.146. -154. トミザワ(Tomizawa M)ら、「Hepatocytes deficient in CCAAT/enhancer binding protein alpha (C/EBP alpha) exhibit both hepatocyte and biliary epithelial cell character」、バイオケミカル アンド、バイオフィジカル リサーチ コミュニケーションズ(Biochemical and Biophysical Research Communications)、1998年、第249巻、第1号、p.1-5。Tomizawa M et al., “Hepatocytes deficient in CCAAT / enhancer binding protein alpha (C / EBP alpha) exhibit both hepatocyte and biliary epithelial cell character”, Biochemical and Biophysical Research Communications, 1998 Year, Volume 249, Issue 1, pages 1-5.

本発明の課題は、iPS細胞から分化誘導した肝細胞と未分化のiPS細胞とを含む細胞群から、実質的に肝細胞からなる細胞培養物を得る方法を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a method for obtaining a cell culture substantially consisting of hepatocytes from a cell group including hepatocytes induced to differentiate from iPS cells and undifferentiated iPS cells.

本発明者は上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、iPS細胞を死滅させる作用を有するが、肝細胞を維持および増殖することのできる培地を見出した。そして、かかる培地を使用し、iPS細胞から分化誘導した肝細胞と未分化のiPS細胞とを含む細胞群を該培地で培養することにより、実質的に肝細胞からなる細胞培養物を分別して得ることができることを見出した。本発明はこの知見を基に完成されたものである。   As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the present inventor has found a medium that has the effect of killing iPS cells but can maintain and proliferate hepatocytes. Then, using such a medium, a cell group containing hepatocytes differentiated from iPS cells and undifferentiated iPS cells is cultured in the medium to obtain a cell culture substantially consisting of hepatocytes. I found that I can do it. The present invention has been completed based on this finding.

すなわち、本発明は、iPS細胞から分化誘導した肝細胞と未分化のiPS細胞とを含む細胞群から、肝細胞からなる細胞培養物を分別して得る方法であって、該細胞群を、血清または血清代替物質を含む、下記表1または表2の組成の培地で培養する工程を含む方法に関する。   That is, the present invention is a method for obtaining a cell culture comprising hepatocytes from a group of cells containing hepatocytes induced to differentiate from iPS cells and undifferentiated iPS cells, wherein the cell groups are obtained from serum or The present invention relates to a method comprising a step of culturing in a medium having the composition shown in Table 1 or Table 2 containing a serum replacement substance.

本発明はまた、血清または血清代替物質がノックアウト商標 セラム リプレースメント(knockoutTM serum replacement、Invitrogen社製;以下、KSRと略称する)である上記方法に関する。 The present invention also relates to serum or serum replacement material knockout trademark serum replacement; relates to the above method is a (knockout TM serum replacement, Invitrogen Corporation hereinafter referred to as KSR).

本発明はさらに、KSRが、最終濃度10%(V/V)となるように添加されたものである上記方法に関する。   The present invention further relates to the above method, wherein KSR is added to a final concentration of 10% (V / V).

本発明はさらにまた、培養する工程が、少なくとも3日間培養する工程である上記方法に関する。   The present invention still further relates to the above method, wherein the culturing step is a step of culturing for at least 3 days.

本発明はまた、iPS細胞から分化誘導した肝細胞と未分化のiPS細胞とを含む細胞群が、iPS細胞から分化誘導した肝前駆細胞と未分化のiPS細胞とを含む細胞群である上記方法に関する。   The present invention is also the above method, wherein the cell group containing hepatocytes differentiated from iPS cells and undifferentiated iPS cells is a cell group containing hepatic progenitor cells differentiated from iPS cells and undifferentiated iPS cells. About.

本発明はさらに、iPS細胞から分化誘導した肝細胞と未分化のiPS細胞とを含む細胞群が、ヒトiPS細胞に転写因子FOXA2、GATA4、HEXおよびC/EBPαの各遺伝子を3日毎にトランスフェクションし、増殖促進剤の組合せとしてオンコスタチンM、上皮成長因子、レチノイン酸、デキサメタゾン、インシュリンおよびトランスフェリンを含む培地中で分化誘導を行うことにより得られたヒト肝前駆細胞とヒトiPS細胞とを含む細胞群である上記方法に関する。   The present invention further includes a cell group comprising hepatocytes induced to differentiate from iPS cells and undifferentiated iPS cells, wherein human iPS cells are transfected with the transcription factor FOXA2, GATA4, HEX and C / EBPα genes every 3 days. A cell containing human hepatic progenitor cells and human iPS cells obtained by inducing differentiation in a medium containing Oncostatin M, epidermal growth factor, retinoic acid, dexamethasone, insulin and transferrin as a combination of growth promoters The above method is a group.

本発明はさらにまた、iPS細胞から分化誘導した肝細胞と未分化のiPS細胞とを含む細胞群から、肝細胞からなる細胞培養物を分別して得る方法であって、iPS細胞から分化誘導した肝細胞と未分化のiPS細胞とを含む細胞群が、ヒトiPS細胞に転写因子FOXA2、GATA4、HEXおよびC/EBPαの各遺伝子を3日毎にトランスフェクションし、増殖促進剤の組合せとしてオンコスタチンM、上皮成長因子、レチノイン酸、デキサメタゾン、インシュリンおよびトランスフェリンを含む培地中で分化誘導を行い、トランスフェクション後8日目に得られたヒト肝前駆細胞と、ヒトiPS細胞とを含む細胞群を、最終濃度10%(V/V)となるように添加されたKSRを含む上記表1または表2の組成の培地で少なくとも3日間培養する工程を含む方法に関する。   The present invention is also a method for obtaining a cell culture comprising hepatocytes from a cell group comprising hepatocytes induced to differentiate from iPS cells and undifferentiated iPS cells, wherein the liver is induced to differentiate from iPS cells. A cell group including cells and undifferentiated iPS cells is transfected with human iPS cells with transcription factor FOXA2, GATA4, HEX and C / EBPα every 3 days, and oncostatin M as a combination of growth promoters, Induction of differentiation in a medium containing epidermal growth factor, retinoic acid, dexamethasone, insulin and transferrin, and the final concentration of a group of human hepatic progenitor cells obtained 8 days after transfection and human iPS cells The present invention relates to a method comprising a step of culturing at least 3 days in a medium having the composition shown in Table 1 or Table 2 containing KSR added so as to be 10% (V / V).

本発明は、iPS細胞から分化誘導した肝細胞と未分化のiPS細胞とを含む細胞群から、実質的に肝細胞からなる細胞培養物を分別して得る方法を提供するものである。   The present invention provides a method for obtaining a cell culture consisting essentially of hepatocytes from a cell group containing hepatocytes differentiated from iPS cells and undifferentiated iPS cells.

本発明に係る方法で使用する培養培地は、移植すると発癌する可能性のあるヒトiPS細胞を死滅させることができるが、一方、肝細胞はその培養に最適の培地と同等の生存性を示す。そのため、本発明によれば、iPS細胞から分化誘導した肝細胞と未分化のiPS細胞とを含む細胞群において、iPS細胞を死滅させることができ、それにより実質的に肝細胞からなる細胞培養物を分別して得ることができる。このように、本発明により、iPS細胞から分化した目的の細胞の移植において、移植後に発癌する可能性のあるヒトiPS細胞を排除することができるため、iPS細胞から分化した細胞の再生医療への臨床応用が可能になる。   The culture medium used in the method according to the present invention can kill human iPS cells that may cause carcinogenesis when transplanted, whereas hepatocytes exhibit the same viability as the optimal medium for the culture. Therefore, according to the present invention, iPS cells can be killed in a cell group including hepatocytes induced to differentiate from iPS cells and undifferentiated iPS cells, and thereby a cell culture substantially consisting of hepatocytes. Can be obtained separately. As described above, according to the present invention, in transplantation of a target cell differentiated from iPS cells, human iPS cells that may cause carcinogenesis after transplantation can be excluded. Clinical application becomes possible.

ヒトiPS細胞(201B7、理研細胞バンク)は、培地を肝細胞選択培地(hepatocyte selection media、以下HSMと略称する)に交換して培養すると、培地を変更1日後(Day1)に細胞数が減少し始め、3日後(Day3)には全て消失したことを示す図である。HSMは、上記表1または表2に示す組成の培地であって、KSRを含む培地を使用した。図中、Dialysis (+)および(-)はそれぞれ、KSRの透析の有無を示す。また、Ins, Dex, Apr (+)および(-)はそれぞれ、インスリン、デキサメタゾン、およびアプロチニンを含む培地およびこれらを含まない培地を示す。倍率:40倍、スケールバー:25μm。(実施例1)When human iPS cells (201B7, RIKEN Cell Bank) were cultured after replacing the medium with hepatocyte selection media (hereinafter abbreviated as HSM), the number of cells decreased one day after changing the medium (Day 1). It is a figure which shows having disappeared three days later (Day3) first. The HSM was a medium having the composition shown in Table 1 or Table 2 above, and a medium containing KSR was used. In the figure, each of Dialysis (+) and (-) indicates the presence or absence of KSR dialysis. Ins, Dex, Apr (+) and (−) indicate a medium containing insulin, dexamethasone and aprotinin and a medium not containing these, respectively. Magnification: 40 times, scale bar: 25 μm. (Example 1) ヒトiPS細胞は、培地をHSMに交換して培養すると、培地を変更1日後に細胞数が減少し始め、3日後には全て消失したことを示す図である。○実線は、透析しないKSRとインスリン、デキサメタゾン、およびアプロチニンとを含む培地での培養(D(-)I(+))、×実線は透析しないKSRを含み、インスリン、デキサメタゾン、およびアプロチニンを含まない培地での培養(D(-)I(-))、○点線は透析したKSRとインスリン、デキサメタゾン、およびアプロチニンを含む培地での培養(D(+)I(+))、×点線は透析したKSRを含み、インスリン、デキサメタゾン、およびアプロチニンを含まない培地での培養(D(+)I(-))の結果を示す。図中、横軸は培地をHSMに変更後の日数(Days after medium change)を示し、縦軸はプレートの孔毎の細胞数(Cell number/well)を示す。(実施例1)FIG. 3 shows that when human iPS cells were cultured with the medium changed to HSM, the number of cells started to decrease 1 day after the medium was changed and all disappeared after 3 days. ○ Solid line is cultured in a medium containing KSR that is not dialyzed and insulin, dexamethasone, and aprotinin (D (-) I (+)), x solid line is KSR that is not dialyzed, and does not contain insulin, dexamethasone, and aprotinin Culture in medium (D (-) I (-)), dotted line is dialyzed KSR and culture in medium containing insulin, dexamethasone and aprotinin (D (+) I (+)), x dotted line is dialyzed The result of culture | cultivation (D (+) I (-)) in the culture medium which contains KSR but does not contain insulin, dexamethasone, and aprotinin is shown. In the figure, the horizontal axis indicates the number of days after changing the medium to HSM (Days after medium change), and the vertical axis indicates the number of cells per cell hole (Cell number / well). (Example 1) ヒトiPS細胞を、培地をHSMに交換して培養すると、形成されるコロニーの縮小が観察されたことを示す図である。パネルA、B、C、およびDはそれぞれ、透析しないKSRとインスリン、デキサメタゾン、およびアプロチニンとを含む培地での培養(D(-)I(+))、透析しないKSRを含み、インスリン、デキサメタゾン、およびアプロチニンを含まない培地での培養(D(-)I(-))、透析したKSRとインスリン、デキサメタゾン、およびアプロチニンとを含む培地での培養(D(+)I(+))、並びに透析したKSRを含み、インスリン、デキサメタゾン、およびアプロチニンを含まない培地での培養(D(+)I(-))の結果を示す。パネルEは、培地をHSMに変更せずにReproFFで培養した結果を示し、かかる培養ではコロニーの縮小がみられなかった。パネルFは、パネルDの一部を拡大したものであり、矢印および矢頭はそれぞれ、核の凝縮および断片化を示す。倍率:400倍、スケールバー:25μm(A, B, C, D, E)および2.5μm(F)。(実施例1)When human iPS cells are cultured with the medium changed to HSM, the colonies formed are observed to be reduced. Panels A, B, C, and D, respectively, include culture in a medium containing non-dialyzed KSR and insulin, dexamethasone, and aprotinin (D (-) I (+)), non-dialyzed KSR, insulin, dexamethasone, And culture in a medium not containing aprotinin (D (-) I (-)), culture in a medium containing dialyzed KSR and insulin, dexamethasone, and aprotinin (D (+) I (+)), and dialysis The results of culture (D (+) I (−)) in a medium containing the above-described KSR but not insulin, dexamethasone, and aprotinin are shown. Panel E shows the results of culturing with ReproFF without changing the medium to HSM, and no colony reduction was observed in such culture. Panel F is an enlargement of part of panel D, with arrows and arrowheads indicating nuclear condensation and fragmentation, respectively. Magnification: 400 times, scale bar: 25 μm (A, B, C, D, E) and 2.5 μm (F). (Example 1) ヒトiPS細胞は、培地をHSMに交換して培養すると、アポトーシス(apoptosis)を起こしたことを示す図である。パネルA、B、C、およびDはそれぞれ、透析しないKSRとインスリン、デキサメタゾン、およびアプロチニンとを含む培地での培養(D(-)I(+))、透析しないKSRを含み、インスリン、デキサメタゾン、およびアプロチニンを含まない培地での培養(D(-)I(-))、透析したKSRとインスリン、デキサメタゾン、およびアプロチニンとを含む培地での培養(D(+)I(+))、並びに透析したKSRを含み、インスリン、デキサメタゾン、およびアプロチニンを含まない培地での培養(D(+)I(-))の結果を示す。パネルEは、培地をHSMに変更せずにReproFFで培養した結果を示し、かかる培養ではアポトーシスがみられなかった。パネルFは、パネルDの一部を拡大したものであり、矢頭は核の凝縮を示す。倍率:400倍、スケールバー:25μm(A, B, C, D, E)および2.5μm(F)。(実施例1)It is a figure which shows that the human iPS cell raise | generated apoptosis (apoptosis), when culture | cultivating by replacing | exchanging a culture medium to HSM. Panels A, B, C, and D, respectively, include culture in a medium containing non-dialyzed KSR and insulin, dexamethasone, and aprotinin (D (-) I (+)), non-dialyzed KSR, insulin, dexamethasone, And culture in a medium not containing aprotinin (D (-) I (-)), culture in a medium containing dialyzed KSR and insulin, dexamethasone, and aprotinin (D (+) I (+)), and dialysis The results of culture (D (+) I (−)) in a medium containing the above-described KSR but not insulin, dexamethasone, and aprotinin are shown. Panel E shows the result of culturing with ReproFF without changing the medium to HSM, and no apoptosis was observed in such culture. Panel F is an enlargement of part of panel D, with arrowheads indicating nuclear condensation. Magnification: 400 times, scale bar: 25 μm (A, B, C, D, E) and 2.5 μm (F). (Example 1) ヒトiPS細胞は、維持培地ReproFFでの培養でも、培地をHSMに交換して培養後も、白血球アルカリホスファターゼ陽性であったことを示す図である。パネルA、B、C、およびDはそれぞれ、透析しないKSRとインスリン、デキサメタゾン、およびアプロチニンとを含む培地での培養(D(-)I(+))、透析しないKSRを含み、インスリン、デキサメタゾン、およびアプロチニンを含まない培地での培養(D(-)I(-))、透析したKSRとインスリン、デキサメタゾン、およびアプロチニンとを含む培地での培養(D(+)I(+))、並びに透析したKSRを含み、インスリン、デキサメタゾン、およびアプロチニンを含まない培地での培養(D(+)I(-))の結果を示す。パネルEは、培地をHSMに変更せずにReproFFで培養した結果を示す。倍率:400倍、スケールバー:25μm。(実施例1)It is a figure which shows that a human iPS cell was leukocyte alkaline phosphatase positive also by culture | cultivation with maintenance medium ReproFF, or after culture | cultivating by changing a culture medium to HSM. Panels A, B, C, and D, respectively, include culture in a medium containing non-dialyzed KSR and insulin, dexamethasone, and aprotinin (D (-) I (+)), non-dialyzed KSR, insulin, dexamethasone, And culture in a medium not containing aprotinin (D (-) I (-)), culture in a medium containing dialyzed KSR and insulin, dexamethasone, and aprotinin (D (+) I (+)), and dialysis The results of culture (D (+) I (−)) in a medium containing the above-described KSR but not insulin, dexamethasone, and aprotinin are shown. Panel E shows the results of culturing with ReproFF without changing the medium to HSM. Magnification: 400 times, scale bar: 25 μm. (Example 1) ヒトiPS細胞は、培地をHSMに交換して培養すると、培地を変更1日後(Day1)には細胞が減少し、3日後(Day3)には消滅したことを示す図である。一方、ヒト初代培養肝細胞は、HSMでの培養と専用の肝細胞培養培地(hepatocyte culture medium、以下HCMと略称する)での培養とで差異がみられなかった。HSMは、透析したKSRを含み、インスリン、デキサメタゾン、およびアプロチニンを含まないHSM(D(+)I(-))を用いた。図中、ヒトiPS細胞は201B7と表示し、ヒト初代培養肝細胞はhepatocytesと表示する。倍率:400倍、スケールバー:25μm。(実施例1)When human iPS cells were cultured with the medium replaced with HSM, the cells decreased after 1 day (Day 1) and changed after 3 days (Day 3). On the other hand, human primary cultured hepatocytes showed no difference between HSM culture and special hepatocyte culture medium (hereinafter abbreviated as HCM) culture. The HSM used was HSM (D (+) I (−)) containing dialyzed KSR and no insulin, dexamethasone, and aprotinin. In the figure, human iPS cells are indicated as 201B7, and human primary cultured hepatocytes are indicated as hepatocytes. Magnification: 400 times, scale bar: 25 μm. (Example 1) ヒトiPS細胞は、培地をHSMに交換して培養すると、培地を変更1日後(Day1)には細胞が減少し、3日後(Day3)には消滅したことを示す図である。一方、ヒト初代培養肝細胞は、HSMでの培養とHCMでの培養とで差異がみられなかった。HSMは、透析したKSRを含み、インスリン、デキサメタゾン、およびアプロチニンを含まないHSM(D(+)I(-))を用いた。図中、○は、HSMで培養したヒトiPS細胞、並びに×および□はそれぞれHCMおよびHSMで培養したヒト初代培養肝細胞を示す。横軸は培地をHSMに変更後の日数(Days after medium change)を示し、縦軸はプレートの孔毎の細胞数(Cell number/well)を示す。(実施例1)When human iPS cells were cultured with the medium replaced with HSM, the cells decreased after 1 day (Day 1) and changed after 3 days (Day 3). On the other hand, human primary cultured hepatocytes showed no difference between HSM culture and HCM culture. The HSM used was HSM (D (+) I (−)) containing dialyzed KSR and no insulin, dexamethasone, and aprotinin. In the figure, ◯ indicates human iPS cells cultured with HSM, and x and □ indicate human primary cultured hepatocytes cultured with HCM and HSM, respectively. The horizontal axis indicates the number of days after changing the medium to HSM (Days after medium change), and the vertical axis indicates the number of cells per plate hole (Cell number / well). (Example 1) ヒトiPS細胞はヒト胎児肝およびヒト成人肝に比べて、ガラクトキナーゼ1(galaktokinase 1、 GALK1)、ガラクトキナーゼ2(GALK2)、およびオルニチン トランスカルバミラーゼ(ornithine transcarbamylase、OTC)の発現が著明に低かったこと(n=3)を示す図である。図中、FFは ReproFFで培養したヒトiPS細胞、fetalはヒト胎児肝、およびadultはヒト成人肝を示す。縦軸は内部標準であるリボソームタンパク質L19(RPL19)の発現量に対する各酵素の発現量の比を示す。(実施例2)Human iPS cells have significantly lower expression of galactokinase 1 (galaktokinase 1, GALK1), galactokinase 2 (GALK2), and ornithine transcarbamylase (OTC) compared to human fetal liver and human adult liver. (N = 3). In the figure, FF represents human iPS cells cultured with ReproFF, fetal represents human fetal liver, and adult represents human adult liver. A vertical axis | shaft shows ratio of the expression level of each enzyme with respect to the expression level of ribosomal protein L19 (RPL19) which is an internal standard. (Example 2)

本発明は、iPS細胞から分化誘導した肝細胞と未分化のiPS細胞とを含む細胞群から、実質的に肝細胞からなる細胞培養物を分別して得る方法に関する。   The present invention relates to a method for obtaining a cell culture consisting essentially of hepatocytes from a cell group comprising hepatocytes induced to differentiate from iPS cells and undifferentiated iPS cells.

本発明に係る方法は、iPS細胞から分化誘導した肝細胞と未分化のiPS細胞とを含む細胞群を、L-アルギニン、L-チロシン、L-シスチン、およびD-グルコース、並びにピルビン酸を実質的に含まない組成の培地で培養することを特徴とする。L-アルギニンおよびL-チロシンは必須アミノ酸であり、それぞれ肝臓においてL-オルニチンより尿素サイルクル、L-フェニルアラニンよりフェニルアラニンヒドロキシラーゼ複合体によって合成される。また、L-シスチンは、肝臓で特異的にL-システインのスルフヒドリル基が酸化されてジスルフィド結合が形成されて、合成される。エネルギー代謝の過程において、D-グルコースはピルビン酸に分解されるが、肝臓では、D-グルコースだけではなく、D-ガラクトースおよびグリセロールが、肝臓に特異的な代謝酵素によりピルビン酸に分解される。そのため、尿素サイクルや解糖系に関連する酵素を発現していない細胞は、かかる組成の培地で培養すると生存が困難である。   The method according to the present invention comprises a group of cells containing hepatocytes induced to differentiate from iPS cells and undifferentiated iPS cells, wherein L-arginine, L-tyrosine, L-cystine, D-glucose, and pyruvic acid are substantially It is characterized in that it is cultured in a medium having a composition that does not contain. L-arginine and L-tyrosine are essential amino acids and are synthesized in the liver by urea cycle from L-ornithine and phenylalanine hydroxylase complex from L-phenylalanine, respectively. L-cystine is synthesized by specifically oxidizing the sulfhydryl group of L-cysteine in the liver to form a disulfide bond. In the process of energy metabolism, D-glucose is decomposed into pyruvate, but not only D-glucose but also D-galactose and glycerol are decomposed into pyruvate by metabolic enzymes specific to the liver. Therefore, cells that do not express an enzyme related to the urea cycle or glycolysis are difficult to survive when cultured in a medium having such a composition.

後述する実施例に示すように、iPS細胞は、尿素サイクルに関連する酵素であるオルニチン トランスカルバミラーゼ(ornithine transcarbamylase、OTC)、並びに解糖系に関連するガラクトキナーゼ1(galaktokinase 1、 GALK1)およびガラクトキナーゼ2(GALK2)の発現量が低く、グルコースおよびアルギニンを含まない培地で培養することによりアポトーシスをおこして死滅した。一方、胎児肝および成人肝はいずれもOTC、GALK1、およびGALK2を発現しているので、かかる培地による培養でも生存が確認された。   As shown in the examples described below, iPS cells consist of ornithine transcarbamylase (OTC), an enzyme related to urea cycle, and galactokinase 1, GALK1 and galacto, which are related to glycolysis. The expression level of kinase 2 (GALK2) was low, and it was killed by culturing in a medium not containing glucose and arginine to cause apoptosis. On the other hand, since fetal liver and adult liver all express OTC, GALK1, and GALK2, survival was confirmed even in culture using such a medium.

本明細書において、「物質などを実質的に含まない」とは、物質などが、培地中に全く含まれていないか、または目的の細胞に特異的な代謝酵素の作用の誘導を阻害しない濃度以下で含まれていることを意味する。例えば、通常の分析方法で検出できる濃度以下であるとき、すなわちアミノ酸は1ng/l以下、D-グルコースは10ng/l以下、およびピルビン酸は10ng/l以下であるときは、この意味に含まれる。   In the present specification, “substantially free of a substance or the like” means that a substance or the like is not contained in the medium at all or does not inhibit the induction of the action of a metabolic enzyme specific to the target cell. Means included below. For example, when the concentration is below the level that can be detected by the usual analytical method, that is, when the amino acid is 1 ng / l or less, D-glucose is 10 ng / l or less, and pyruvic acid is 10 ng / l or less, it is included in this meaning. .

さらに上記培地は、好ましくは、血清、血清代替物質、増殖因子、プロテアーゼ阻害剤、および/または還元剤を含んでもよい。増殖因子としては、インスリンやデキサメタゾンのような副腎皮質ホルモン剤などを例示できる。プロテアーゼ阻害剤としてはアプロチニンを例示できる。還元剤としては、メルカプトエタノールを例示できる。   Furthermore, the medium may preferably contain serum, serum replacement substances, growth factors, protease inhibitors, and / or reducing agents. Examples of growth factors include corticosteroids such as insulin and dexamethasone. An example of a protease inhibitor is aprotinin. An example of the reducing agent is mercaptoethanol.

血清は、ウシやブタなどの血清を例示でき、好ましくはウシ胎仔血清(FCS)を例示できる。血清は、培地から除く必要のある上記成分を含有する可能性が高いので、透析を行って低分子物質を除去したものを用いることが好ましい。血清の添加量は5〜20容量/容量(V/V)%、好ましくは5%〜10%(V/V)、より好ましくは5%(V/V)である。   The serum can be exemplified by sera from cows and pigs, preferably fetal calf serum (FCS). Since serum is likely to contain the above-described components that need to be removed from the medium, it is preferable to use a serum obtained by removing low molecular weight substances by dialysis. The amount of serum added is 5 to 20 volume / volume (V / V)%, preferably 5 to 10% (V / V), more preferably 5% (V / V).

血清代替物質とは、血清の代わりに使用でき、細胞の維持や増殖に血清と同様の効果を奏し得る成分を意味する。本発明に係る方法により得られた細胞培養物の臨床応用を視野に入れると、該細胞培養物の異種タンパク質への曝露がないことが望ましい。そのため、本発明に係る方法では、血清の代わりに、異種タンパク質を含まない血清代替物質を使用することがより好ましい。血清代替物質として、ノックアウト商標 セラム リプレースメント(knockoutTM serum replacement、Invitrogen社製;KSR)を好ましく例示できる。KSRは、多能性幹細胞の維持に血清と同様の効果を奏し得ることが知られており、その成分中には異種タンパク質が含まれていない。その他、血清代替物質として、BD Nu-SerumTM replacement(ベクトンディッキンソン社製)、XerumFreeTM FBS replacement(TNC BIO BV社製, Eindhoven, The Netherlands)、CDM-HD Serum replacement(FiberCell Systmems Inc.製, Frederick, MD)などを例示できる。血清代替物質の添加量は、使用する血清代替物質により異なるが、適宜簡単な繰り返し実験を行うことにより決定できる。KSRを例にとると、その添加量は5%〜20%(V/V)、好ましくは10%〜20%(V/V)、より好ましくは10%(V/V)である。 The serum substitute substance means a component that can be used in place of serum and can exert the same effect as serum on the maintenance and proliferation of cells. In view of the clinical application of the cell culture obtained by the method according to the present invention, it is desirable that the cell culture is not exposed to heterologous proteins. Therefore, in the method according to the present invention, it is more preferable to use a serum replacement substance that does not contain a heterologous protein, instead of serum. A preferable example of a serum replacement substance is Knockout serum replacement (knockout serum replacement, manufactured by Invitrogen; KSR). KSR is known to have the same effect as serum in maintaining pluripotent stem cells, and its components do not contain heterologous proteins. Other serum replacements include BD Nu-Serum replacement (Becton Dickinson), XerumFree FBS replacement (TNC BIO BV, Eindhoven, The Netherlands), CDM-HD Serum replacement (FiberCell Systmems Inc., Frederick) , MD). The amount of the serum substitute substance to be added varies depending on the serum substitute substance to be used, but can be determined by conducting simple repeated experiments as appropriate. Taking KSR as an example, the amount added is 5% to 20% (V / V), preferably 10% to 20% (V / V), more preferably 10% (V / V).

培地として、具体的には、血清または血清代替物質を含む、下記表1または表2に示す組成で示される培地を例示できる。表1に示す組成と表2に示す組成の違いは、前者組成がインスリン、デキサメタゾン、およびアプロチニンを含むのに対し、後者組成がこれら物質を含まないことである。培地へのインスリン、デキサメタゾン、およびアプロチニンの添加の有無は、当該培地のiPS細胞を死滅させる効果、および肝細胞の維持増殖効果にはほとんど影響しない。   Specific examples of the medium include those shown in the following Table 1 or Table 2 containing serum or serum replacement substances. The difference between the composition shown in Table 1 and the composition shown in Table 2 is that the former composition contains insulin, dexamethasone, and aprotinin, whereas the latter composition does not contain these substances. The presence or absence of addition of insulin, dexamethasone, and aprotinin to the medium hardly affects the effect of killing iPS cells and the effect of maintaining and proliferating hepatocytes in the medium.

本発明に係る方法において、iPS細胞から分化誘導した肝細胞と未分化のiPS細胞とを含む細胞群を血清または血清代替物質を含む上記表1または表2の組成の培地で培養する期間は、少なくとも3日以上であることが好ましい。かかる培地で3日以上培養することにより、当該細胞群に含まれる未分化のiPS細胞は死滅する。一方、14日以上培養すると肝細胞の形態が変化する。培養期間は、3日〜14日であることがより好ましく、3日〜7日程度であることがさらに好ましく、3日程度であることがさらにより好ましい。培養は、通常の培養条件、例えば95% 空気、5% CO2の雰囲気下にて、35〜40℃、好ましくは37℃で行うことができる。培地交換を、好ましくは1〜2日、より好ましくは2日に一度行うことが適当である。 In the method according to the present invention, a period of culturing a cell group containing hepatocytes induced to differentiate from iPS cells and undifferentiated iPS cells in a medium having the composition of Table 1 or Table 2 containing serum or a serum replacement substance, Preferably it is at least 3 days or longer. By culturing in such a medium for 3 days or longer, undifferentiated iPS cells contained in the cell group die. On the other hand, when cultured for more than 14 days, the morphology of hepatocytes changes. The culture period is more preferably 3 days to 14 days, further preferably about 3 days to 7 days, and even more preferably about 3 days. Culturing can be carried out at normal culturing conditions, for example, 35-40 ° C., preferably 37 ° C. under an atmosphere of 95% air and 5% CO 2 . It is appropriate to perform the medium exchange preferably once every 1-2 days, more preferably once every two days.

iPS細胞は、ヒト線維芽細胞などの体細胞から遺伝子組換え技術により誘導される多能性幹細胞である。多能性幹細胞とは、所定の培養条件下において長期に自己複製能を有し、所定の分化誘導条件下において多種の細胞への多分化能を有する幹細胞をいう。   iPS cells are pluripotent stem cells derived from somatic cells such as human fibroblasts by genetic recombination techniques. A pluripotent stem cell refers to a stem cell that has long-term self-renewal ability under a predetermined culture condition and has multipotency into various cells under a predetermined differentiation-inducing condition.

iPS細胞は、哺乳動物、例えばヒトやマウスの体細胞から製造されたものであれば、いずれの種に由来するものであってもよいが、移植などの再生医療に使用する場合は、再生医療の対象となる種由来の体細胞から製造されたものが好ましく、該対象自体から採取された体細胞から製造されたものがより好ましい。   The iPS cells may be derived from any species as long as they are produced from mammalian, for example, human or mouse somatic cells, but when used for regenerative medicine such as transplantation, regenerative medicine Those produced from somatic cells derived from the target species are more preferred, and those produced from somatic cells collected from the subject itself are more preferred.

iPS細胞は通常用いられる方法のいずれの方法で調製してもよい(非特許文献1など)。また、iPS細胞は、未分化の状態のまま維持培養する公知の方法を用いて継代培養することができる(特許文献3、非特許文献6)。   iPS cells may be prepared by any of the commonly used methods (Non-patent Document 1, etc.). Moreover, iPS cells can be subcultured using a known method of maintaining and culturing in an undifferentiated state (Patent Document 3, Non-Patent Document 6).

肝細胞は、本明細書において、肝前駆細胞(hepatic progenitor cell)や成熟肝細胞など、肝細胞への分化が決定された全ての分化段階の細胞を含む意味として使用される。成熟肝細胞は、成熟肝実質細胞ともいい、多種多様な肝特異的機能、例えばコレステロール合成能、アミノ酸輸送活性、G-6-P脱水素酵素活性などの機能を発現する最終分化細胞であるが、一方、肝再生現象でよく知られるように活発な増殖能力を有する。肝前駆細胞は、胎生期にみられる活発に増殖し、肝細胞と胆管上皮に分化する能力を有する細胞とする報告(非特許文献7)と、肝臓が再生する過程で生じる小型で円形の細胞(oval cell)(非特許文献8)があり、増殖能、肝細胞と胆管上皮細胞に分化する能力を有する。肝前駆細胞は成熟した肝細胞よりも増殖能が高く、胆管上皮も形成するので肝臓に移植した場合、速やかに既存の肝構築を形成し、肝細胞のみを移植するよりも効果的に失われた肝臓を再現することが期待できる(非特許文献8)。かかる理由により、iPS細胞から分化誘導した肝細胞は、iPS細胞から分化誘導した肝前駆細胞であることが好ましい。   In the present specification, the term “hepatocyte” is used to mean cells including all differentiation stages in which differentiation into hepatocytes has been determined, such as hepatic progenitor cells and mature hepatocytes. Mature hepatocytes, also called mature hepatocytes, are terminally differentiated cells that express a wide variety of liver-specific functions such as cholesterol synthesis, amino acid transport activity, and G-6-P dehydrogenase activity. On the other hand, as is well known in the liver regeneration phenomenon, it has an active proliferation ability. Liver progenitor cells are reported to be cells that have the ability to proliferate actively and differentiate into hepatocytes and bile duct epithelium (Non-Patent Document 7), and small and round cells that are produced during the regeneration of the liver (Oval cell) (Non-patent Document 8), which has the ability to proliferate and differentiate into hepatocytes and bile duct epithelial cells. Hepatic progenitor cells are more proliferative than mature hepatocytes and also form bile duct epithelium, so when transplanted into the liver, they quickly form an existing liver structure and are lost more effectively than transplanting only hepatocytes. It can be expected to reproduce the liver (Non-patent Document 8). For this reason, the hepatocytes induced to differentiate from iPS cells are preferably hepatic progenitor cells induced to differentiate from iPS cells.

iPS細胞から肝細胞を分化誘導する方法は、公知の方法をいずれも使用することができる。例えば、肝細胞への分化を促進する増殖因子および/または転写因子をそれぞれヒトiPS細胞の培養に添加し、導入する方法などが報告されている(非特許文献2、非特許文献3、非特許文献4)。このような既報に記載の方法を利用して、iPS細胞から肝細胞を分化誘導することができる。   Any known method can be used for inducing differentiation of hepatocytes from iPS cells. For example, methods for adding and introducing growth factors and / or transcription factors that promote differentiation into hepatocytes into human iPS cell cultures have been reported (Non-patent Document 2, Non-patent Document 3, Non-patent Document). Reference 4). Using such a method described in the previous report, hepatocytes can be induced to differentiate from iPS cells.

例えば、ヒトiPS細胞に転写因子FOXA2、GATA4、HEXおよびC/EBPαの各遺伝子を3日毎にトランスフェクションし、増殖促進剤の組合せとしてオンコスタチンM、上皮成長因子、レチノイン酸、デキサメタゾン、インシュリンおよびトランスフェリンを含む培地中で分化誘導を行うことにより、トランスフェクション後8日目にヒト肝前駆細胞を得ることができる(非特許文献4)。FOXA2、GATA4、HEXおよびC/EBPαは、胎児肝または成人肝の細胞においては発現し、多能性幹細胞においては発現していない転写因子である。FOXA2、GATA4、HEXおよびC/EBPαは、それぞれヒトFORKHEADボックスA2遺伝子、ヒトGATA4結合タンパク質4遺伝子、HHEXすなわちヒト造血系で発現するホメオボックス(hematopoietically expressed homeobox)遺伝子、およびヒトCCAATエンハンサー結合タンパク質アルファ遺伝子をいう。これら遺伝子の塩基配列および該遺伝子によりコードされるタンパク質のアミノ酸配列は、本発明の属する技術分野においてよく知られている。トランスフェクションは、公知の遺伝子工学的手法を用いて実施できる。具体的なトランスフェクションの方法、使用する培地、および培養条件などは、既報(非特許文献4)の記載を参考にして決定できる。   For example, human iPS cells are transfected with genes for transcription factors FOXA2, GATA4, HEX and C / EBPα every 3 days, and oncostatin M, epidermal growth factor, retinoic acid, dexamethasone, insulin and transferrin as a combination of growth promoters. Human liver progenitor cells can be obtained 8 days after transfection by inducing differentiation in a medium containing (Non-patent Document 4). FOXA2, GATA4, HEX and C / EBPα are transcription factors that are expressed in fetal or adult liver cells but not in pluripotent stem cells. FOXA2, GATA4, HEX and C / EBPα are human FORKHEAD box A2 gene, human GATA4 binding protein 4 gene, HHEX, a homeobox gene expressed in human hematopoietic system, and human CCAAT enhancer binding protein alpha gene, respectively Say. The base sequences of these genes and the amino acid sequences of the proteins encoded by these genes are well known in the technical field to which the present invention belongs. Transfection can be performed using known genetic engineering techniques. The specific transfection method, the medium to be used, the culture conditions, and the like can be determined with reference to the description in the previous report (Non-patent Document 4).

iPS細胞から分化誘導した肝細胞と未分化のiPS細胞とを含む細胞群を、血清または血清代替物質を含む上記表1または表2の組成の培地で培養することにより、未分化のiPS細胞は死滅するが、肝細胞は肝細胞の培養に最適の培地での培養と同等の生存性を示す。そのため、iPS細胞から肝細胞を製造して移植する際に、iPS細胞から分化誘導した肝細胞と未分化のiPS細胞とを含む細胞群をかかる培地で培養することにより、ヒトiPS細胞を死滅させて、実質的に肝細胞からなる細胞培養物を得ることができる。   By culturing a cell group including hepatocytes induced to differentiate from iPS cells and undifferentiated iPS cells in a medium having the composition shown in Table 1 or Table 2 containing serum or a serum substitute substance, undifferentiated iPS cells are obtained. Although it is killed, hepatocytes exhibit the same viability as culture in an optimal medium for culturing hepatocytes. Therefore, when producing and transplanting hepatocytes from iPS cells, human iPS cells are killed by culturing a group of cells containing hepatocytes differentiated from iPS cells and undifferentiated iPS cells in such a medium. Thus, a cell culture substantially consisting of hepatocytes can be obtained.

本明細書において「実質的に肝細胞からなる」とは、肝細胞と未分化のiPS細胞との比(肝細胞:未分化のiPS細胞)が100:1以下、好ましくは1,000:1以下、さらに好ましくは10,000:1以下であることをいう。   As used herein, “consisting essentially of hepatocytes” means that the ratio of hepatocytes to undifferentiated iPS cells (hepatocytes: undifferentiated iPS cells) is 100: 1 or less, preferably 1,000: 1 or less, More preferably, it means 10,000: 1 or less.

本発明に係る方法により実質的に肝細胞からなる細胞培養物が得られたことは、インドシアニングリーン(ICG)が肝細胞に特異的に取り込まれることを利用した方法(非特許文献9など)や、肝細胞に特異的な遺伝子の発現を検出する方法などにより確認することができる。例えば、iPS細胞から肝前駆細胞や肝細胞への分化誘導の確認は、分化誘導細胞での、未熟な肝細胞のマーカーであるαフェトプロテイン(AFP)の産生亢進、幹細胞や前駆細胞など未熟な細胞の増殖・分化を制御し肝細胞への分化を示唆するデルタ様1(Delta like-1;DLK-1)の発現亢進、および/または、胆管上皮のマーカーであるγ−グルタミルトランスペプチダーゼ(γ-glutamyl transpeptidase;γ-GTP)の発現の亢進、並びに、肝細胞としての薬物代謝の反映するICGの取り込みを指標として行うことができる(非特許文献3、非特許文献10)。しかし、これら方法に限定されず、公知の方法をいずれも使用できる。   The fact that a cell culture consisting essentially of hepatocytes was obtained by the method according to the present invention is a method utilizing the specific uptake of indocyanine green (ICG) into hepatocytes (Non-patent Document 9, etc.) Alternatively, it can be confirmed by a method for detecting expression of a gene specific to hepatocytes. For example, confirmation of differentiation induction from iPS cells to hepatic progenitor cells or hepatocytes can be confirmed by increasing production of α-fetoprotein (AFP), a marker of immature hepatocytes, in immature cells such as stem cells and progenitor cells. Upregulation of Delta like-1 (DLK-1), which regulates proliferation and differentiation of cells and suggests differentiation into hepatocytes, and / or γ-glutamyl transpeptidase (γ-), a marker of biliary epithelium Increased expression of glutamyl transpeptidase (γ-GTP) and ICG uptake reflecting drug metabolism as hepatocytes can be used as indicators (Non-patent Documents 3 and 10). However, it is not limited to these methods, and any known method can be used.

本発明に係る方法により得られた細胞培養物にiPS細胞が含まれないことは、該細胞培養物中の細胞が、iPS細胞の指標を保持していないことを測定することにより確認することができる。iPS細胞の未分化能の最も正確な指標として、細胞の形態、アルカリホスファターゼ染色陽性、およびNANOGの発現保持が含まれる。すなわち、細胞培養物中の細胞のアルカリホスファターゼ染色が陰性である場合、および/または、NANOGの発現低下が検出された場合、該細胞培養物中にはiPS細胞が含まれていないと判定することができる。しかし、これら方法に限定されず、公知の方法をいずれも使用できる。   The fact that iPS cells are not contained in the cell culture obtained by the method according to the present invention can be confirmed by measuring that the cells in the cell culture do not retain the iPS cell index. it can. The most accurate indicators of iPS cell undifferentiation include cell morphology, positive alkaline phosphatase staining, and retention of NANOG expression. That is, if alkaline phosphatase staining of cells in a cell culture is negative and / or if a decrease in NANOG expression is detected, it is determined that the cell culture does not contain iPS cells. Can do. However, it is not limited to these methods, and any known method can be used.

前記、分化誘導された肝細胞や未分化のiPS細胞のマーカーは、細胞内の対象タンパク質のmRNAを逆転写後、ポリメラーゼ連鎖反応(RT-PCT)またはリアルタイム−ポリメラーゼ連鎖反応などの公知の遺伝子工学的手法によって測定するか、さらに、被検タンパク質に対する抗体を用いる酵素免疫測定法(ELISA法)や免疫染色法によっても確認できるが、これら方法に限定されず、公知の方法をいずれも使用することができる。   The marker of differentiation-induced hepatocytes and undifferentiated iPS cells is a known genetic engineering such as polymerase chain reaction (RT-PCT) or real-time polymerase chain reaction after reverse transcription of mRNA of the target protein in the cell. Can be confirmed by an enzymatic method, or by an enzyme immunoassay (ELISA method) or an immunostaining method using an antibody against a test protein, but is not limited to these methods, and any known method should be used. Can do.

本発明の方法により得られる細胞培養物には、肝細胞以外の細胞が実質的に含まれておらず、肝細胞を分離する工程を付加する必要がない。従って、本発明に係る方法で得られた実質的に肝細胞からなる細胞培養物はそのまま肝組織の再生に用いることが可能である。該細胞培養物を対象に投与することにより、該対象の肝組織が再生し、その結果肝組織の機能が再生される。従って、本発明に係る方法で得られた細胞培養物は、例えば、劇症肝炎、部分肝切除術後、または肝硬変の自然経過中に生じる肝不全などの肝疾患の移植治療を含む再生医療に用いることができる。本明細書において「投与する」という用語は、血中注射するなどの意味のほか、肝臓組織に細胞培養物を直接移植する細胞移植などの意味を含む。   The cell culture obtained by the method of the present invention contains substantially no cells other than hepatocytes, and it is not necessary to add a step of separating hepatocytes. Therefore, the cell culture substantially consisting of hepatocytes obtained by the method according to the present invention can be used as it is for regeneration of liver tissue. By administering the cell culture to a subject, the liver tissue of the subject is regenerated, and as a result, the function of the liver tissue is regenerated. Therefore, the cell culture obtained by the method according to the present invention is suitable for regenerative medicine including transplantation treatment for liver diseases such as fulminant hepatitis, partial hepatectomy, or liver failure that occurs during the natural course of cirrhosis. Can be used. As used herein, the term “administering” includes meanings such as injection in blood and the like, as well as meanings such as cell transplantation in which a cell culture is directly transplanted into liver tissue.

本発明の方法により得られる実質的に肝細胞からなる細胞培養物は、劇症肝炎、部分肝切除術後、または肝硬変の自然経過中に生じる肝不全などの肝疾患の治療のための医薬として用いることができる。本発明の方法により得られる細胞培養物を有効成分として含有する医薬は、薬理学的に許容される生理食塩水、添加剤、または培地などを含んでもよいが、異種血清やウィルスなどの不純物の混入のないものが好ましい。   A cell culture substantially consisting of hepatocytes obtained by the method of the present invention is used as a medicament for the treatment of liver diseases such as fulminant hepatitis, partial hepatectomy, or liver failure that occurs during the natural course of cirrhosis. Can be used. A medicament containing a cell culture obtained by the method of the present invention as an active ingredient may contain a pharmacologically acceptable physiological saline, an additive, a medium, or the like. Those without contamination are preferred.

以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明の範囲は下記の実施例に限定されることはない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further more concretely, the scope of the present invention is not limited to the following Example.

ヒトiPS細胞(201B7、理研細胞バンク)およびヒト初代培養肝細胞の培養を、各細胞の維持培地から肝細胞選択培地(以下HSMと略称する)に変更して行い、各細胞の変化を検討した。   Human iPS cells (201B7, Riken Cell Bank) and human primary cultured hepatocytes were changed from each cell's maintenance medium to hepatocyte selection medium (hereinafter abbreviated as HSM), and changes in each cell were examined. .

本実施例では、HSMとして、上記表1または表2に示す組成の培地であり、且つノックアウト商標 セラム リプレースメント(以下、KSRと略称する;Life Technologies社製)を最終濃度10 %(V/V)となるように含む培地を使用した。KSRは、ES細胞培養に必要な血清代替物質として使用されている試薬であり、ヒトにとっての異種タンパク質を含まないことが確認されている。KSRは、透析をしたものおよび透析をしないもの(D(+)、D(-))についてその影響を検討した。また、インスリン、デキサメタゾン、およびアプロチニンの添加の有無(I(+)、I(-))の影響も検討した。 In this example, HSM is a medium having the composition shown in Table 1 or 2 above, and knockout trademark serum replacement (hereinafter abbreviated as KSR; manufactured by Life Technologies) at a final concentration of 10% (V / V). A medium containing so as to be used was used. KSR is a reagent used as a serum substitute necessary for ES cell culture, and it has been confirmed that it does not contain heterologous proteins for humans. KSR examined the effect of dialysis and non-dialysis (D (+), D (-)). In addition, the effects of the presence or absence of insulin, dexamethasone, and aprotinin (I (+), I (-)) were also examined.

(1)ヒトiPS細胞をHSMで培養し、細胞の変化を検討した。 (1) Human iPS cells were cultured in HSM and cell changes were examined.

ヒトiPS細胞は、マトリゲルコーティングした培養皿で、培地にReproFF(株式会社リプロセル製)を使用して37℃、5% CO2にて培養した。培養したヒトiPS細胞をアキュターゼ(Accutase;Innovative Cell Technologies社製)を用いて回収し、マトリゲルコーティングした6孔プレートに播種した。マトリゲルコーティングは成長因子低減BDマトリゲル商標(Growth factor reduced BD MatrigelTM;Becton, Dickinson and Company製)をDMEM-F12培地(シグマ社製)で30倍希釈して0.5 mlを分注後、室温で3時間インキュベーションすることにより行った。播種時には培地ReproFFにY27632(和光純薬社製)を10 Mの濃度で添加したが、培地の交換時には添加しなかった。80% コンフルエントに到達後、培地をHSMに変更してさらに培養した。 Human iPS cells were cultured in Matrigel-coated culture dishes at 37 ° C. and 5% CO 2 using ReproFF (manufactured by Reprocell) as a medium. The cultured human iPS cells were collected using Accutase (manufactured by Innovative Cell Technologies) and seeded in a Matrigel-coated 6-well plate. Matrigel coating growth factor reduced BD Matrigel ® (Growth factor reduced BD Matrigel TM; Becton, Dickinson and Company , Ltd.) DMEM-F12 medium was dispensed to 0.5 ml was diluted 30-fold with (Sigma), at room temperature for 3 This was done by incubation for a period of time. At the time of seeding, Y27632 (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added to the medium ReproFF at a concentration of 10 M, but not added when the medium was replaced. After reaching 80% confluence, the medium was changed to HSM and further cultured.

iPS細胞の変化を光学顕微鏡(CKX41N-31PHP、オリンパス社製)にて観察した。光学顕微鏡にて観察を行った結果を図1-Aに示す。また、図1-Aにおいて400倍の視野で写真を撮影して細胞数を計測した。400倍の視野では1視野あたりの面積は5.62×10-4 cm2であり、6孔プレート1孔あたりの面積は9.4 cm2なので、1視野あたりの細胞数を次式により6孔プレート1孔あたりの細胞数に換算した:6孔プレート1孔あたりの細胞数=1視野あたりの細胞数×9.4/(5.62×10-4)。細胞数の計測は5視野について行い、平均値を算出した(図1-B)。 Changes in iPS cells were observed with an optical microscope (CKX41N-31PHP, manufactured by Olympus). The results of observation with an optical microscope are shown in FIG. 1-A. In FIG. 1-A, the number of cells was counted by taking a photograph with a field of view 400 times. In the field of view of 400 times, the area per field of view is 5.62 × 10 -4 cm 2 and the area per hole of 6-well plate is 9.4 cm 2, so the number of cells per field of view is calculated as follows: Converted to the number of cells per cell: number of cells per hole of 6-well plate = number of cells per field × 9.4 / (5.62 × 10 −4 ). The number of cells was measured for 5 visual fields, and the average value was calculated (FIG. 1-B).

iPS細胞は、培地をHSMに変更1日後に細胞数が減少し始め、3 日後には全て消失した(図1-Aおよび図1-B)。この結果は、KSRの透析の有無や、インスリン、デキサメタゾン、およびアプロチニンの添加の有無には影響されなかった。この結果から、上記表1に示す組成の培地であってKSRを含む培地、または上記表1に示す組成のうちインスリン、デキサメタゾン、およびアプロチニンを含まない以外は同一の組成の培地であって、KSRを含む培地で培養することによってもヒトiPS細胞は死滅することが明らかになった。   iPS cells started to decrease in cell number 1 day after the medium was changed to HSM, and disappeared after 3 days (FIGS. 1-A and 1-B). This result was not affected by the presence or absence of KSR dialysis or the addition of insulin, dexamethasone, and aprotinin. From this result, a medium having the composition shown in Table 1 and containing KSR, or a medium having the same composition as the composition shown in Table 1 except that it does not contain insulin, dexamethasone, and aprotinin, It became clear that human iPS cells were also killed by culturing in a medium containing.

(2)ヒトiPS細胞をHSMで培養し、その形態の変化をヘマトキシリン エオジン(hematoxylin eosin)染色により検討した。 (2) Human iPS cells were cultured in HSM, and changes in the morphology were examined by staining with hematoxylin eosin.

ヒトiPS細胞を、マトリゲルコーティングした4孔チャンバースライド(BD Falcon社製)に播種した。培地はReproFFを用い、80% コンフルエントに到達後、培地をHSMに変更してさらに培養した。培地をHSMに変更1日後、定法に従いヘマトキシリン エオジン染色を行い、光学顕微鏡(AX80、オリンパス社製)にて観察した。培地変更2日以降では細胞数が極度に減少して解析が困難になるため培地変更1日後を解析日として選択した。   Human iPS cells were seeded on Matrigel-coated 4-hole chamber slides (BD Falcon). ReproFF was used as the medium. After reaching 80% confluence, the medium was changed to HSM and further cultured. One day after the medium was changed to HSM, hematoxylin and eosin were stained according to a conventional method, and observed with an optical microscope (AX80, Olympus). After 2 days of medium change, the number of cells was extremely reduced and analysis became difficult, so 1 day after the medium change was selected as the analysis day.

培地をHSMに変更して培養することにより、iPS細胞の培養において形成されるコロニーの縮小が観察された(図2のパネルA、パネルB、パネルC、およびパネルD)。この結果は、KSRの透析の有無や、インスリン、デキサメタゾン、およびアプロチニンの添加の有無には影響されなかった。また、いずれの条件でも核の凝縮(図2のパネルF、矢印)および断片化(図2のパネルF、矢頭)がみられた。一方、培地を変更せずにReproFFで培養した群では、コロニーの縮小はみられなかった(図2のパネルE)。   By changing the medium to HSM and culturing, reduction of colonies formed in iPS cell culture was observed (panel A, panel B, panel C, and panel D in FIG. 2). This result was not affected by the presence or absence of KSR dialysis or the addition of insulin, dexamethasone, and aprotinin. Moreover, nuclear condensation (Panel F in Fig. 2, arrow) and fragmentation (Panel F in Fig. 2, arrowhead) were observed under all conditions. On the other hand, no colony reduction was observed in the group cultured with ReproFF without changing the medium (panel E in FIG. 2).

上記結果から、培地をHSMに変更した群では、iPS細胞がアポトーシス(apoptosis)に陥っている可能性が示唆された。   From the above results, it was suggested that iPS cells may be in apoptosis in the group whose medium was changed to HSM.

(3)ヒトiPS細胞をHSMで培養し、該細胞がアポトーシスを起こしているか否かを解析した。 (3) Human iPS cells were cultured in HSM, and whether or not the cells had undergone apoptosis was analyzed.

ヒトiPS細胞を、マトリゲルコーティングした4孔チャンバースライド(BD Falcon社製)に播種した。培地はReproFFを用い、80% コンフルエントに到達後、培地をHSMに変更してさらに培養した。培地をHSMに変更1日後、アポトーシス インサイチュ ディテクション キット(Apoptosis in situ detection kit、和光純薬社製)を用い、手順書に従い染色し、細胞のアポトーシスの有無を解析した。このキットはターミナル デオキシヌクレオチジル トランスフェラーゼ媒介性dUTP ニック エンド ラベリング(terminal deoxynucleotidyl Transferase(TdT)-mediated dUTP nick end labeling(TUNEL))法に基づいている。   Human iPS cells were seeded on Matrigel-coated 4-hole chamber slides (BD Falcon). ReproFF was used as the medium. After reaching 80% confluence, the medium was changed to HSM and further cultured. One day after the medium was changed to HSM, the cells were stained using an apoptosis in situ detection kit (Apoptosis in situ detection kit, manufactured by Wako Pure Chemical Industries) according to the procedure manual, and analyzed for the presence or absence of apoptosis of the cells. This kit is based on the terminal deoxynucleotidyl transferase-mediated dUTP nick end labeling (TUNEL) method.

培地をHSMに変更して培養した群ではTUNEL陽性細胞がみられた(図3のパネルA、パネルB、パネルC、パネルD、およびパネルF(矢頭))。一方、培地を変更せずにReproFFで培養した群ではTUNEL陽性細胞はみられなかった(図3のパネルE)。   TUNEL positive cells were observed in the group cultured with the medium changed to HSM (Panel A, Panel B, Panel C, Panel D, and Panel F (arrowheads) in FIG. 3). On the other hand, TUNEL positive cells were not observed in the group cultured with ReproFF without changing the medium (panel E in FIG. 3).

上記結果から、iPS細胞はHSMによる培養でアポトーシス(apoptosis)を起こすことが示唆された。   From the above results, it was suggested that iPS cells undergo apoptosis when cultured with HSM.

(4)HSMで培養後のヒトiPS細胞が未分化状態であるか解析した。 (4) It was analyzed whether human iPS cells cultured in HSM were in an undifferentiated state.

ヒトiPS細胞は、上記同様にマトリゲルコーティングした6孔プレートに播種した。80% コンフルエントに到達後に培地をHSMに変更し、1日後白血球アルカリホスファターゼ キット(Leukocyte Alkaline Phosphatase Kit、Sigma-Aldrich社製)を用い、手順書に従って染色を行い、光学顕微鏡(CKX41N-31PHP、オリンパス社製)にて観察した。   Human iPS cells were seeded in a 6-well plate coated with Matrigel as described above. After reaching 80% confluency, the medium was changed to HSM, and after 1 day, staining was performed using a leukocyte alkaline phosphatase kit (Leukocyte Alkaline Phosphatase Kit, Sigma-Aldrich) according to the procedure manual, and light microscope (CKX41N-31PHP, Olympus) Observed).

ヒトiPS細胞は、いずれの条件による培養後も、白血球アルカリホスファターゼ陽性であった(図4)。このことは、HSMで培養するとヒトiPS細胞は未分化な状態のままであることを示唆する。   Human iPS cells were positive for leukocyte alkaline phosphatase after culturing under any conditions (FIG. 4). This suggests that human iPS cells remain undifferentiated when cultured in HSM.

(5)ヒトiPS細胞とヒト初代培養肝細胞(Clontech社)とを、HSMで培養し、細胞の変化を比較検討した。HSMは、上記表1に示す組成のうちインスリン、デキサメタゾンおよびアプロチニンを含まない以外は同一の組成(上記表2の組成)からなり、且つ透析したKSRを最終濃度10%(V/V)となるように含むHSM(HSM D(+)I(-))を用いた。 (5) Human iPS cells and human primary cultured hepatocytes (Clontech) were cultured in HSM, and changes in the cells were compared. HSM has the same composition (the composition in Table 2 above) except that it does not contain insulin, dexamethasone and aprotinin, and the dialyzed KSR has a final concentration of 10% (V / V). HSM (HSM D (+) I (-)) was used.

ヒト初代培養肝細胞はClontech社の手順書に従って培養した。すなわthin gel法によりマトリゲルコーティングした24孔プレート(CellBIND、 Corning社製)に1 cm2あたり2x105個の肝細胞を播種した。thin gel法によるマトリゲルコーティングは、Growth factor reduced BD matrigel phenol red free(ベクトンディッキンソン社製)を1 cm2あたり50μl分注し、37℃で30分間インキュベーションすることにより行った。維持培養は、Clontech社の専用の肝細胞培養培地(hepatocyte culture medium、以下HCMと略称する)を用いて行った。 Human primary cultured hepatocytes were cultured according to Clontech's protocol. In other words, 2 × 10 5 hepatocytes were seeded per 1 cm 2 in a 24-well plate (CellBIND, manufactured by Corning) coated with Matrigel by the thin gel method. Matrigel coating by the thin gel method was performed by dispensing 50 μl of growth factor reduced BD matrigel phenol red free (Becton Dickinson) per cm 2 and incubating at 37 ° C. for 30 minutes. The maintenance culture was performed using a hepatocyte culture medium (hereinafter abbreviated as HCM) manufactured by Clontech.

ヒトiPS細胞は、上記(1)同様に24孔プレートに播種して維持培養を行った。   Human iPS cells were seeded in 24-well plates and maintained in the same manner as in (1) above.

ヒト初代培養肝細胞およびヒトiPS細胞は、いずれも培養1日後に培地をHSMに変更し、光学顕微鏡(CKX41N-31PHP、オリンパス社製)にて観察した。具体的には、400倍の視野で写真を撮影して細胞数を計測した。400倍の視野では1視野あたりの面積は5.62×10-4 cm2であり、24孔プレート1孔あたりの面積は2 cm2なので、1視野あたりの細胞数を次式により24孔プレート1孔あたりの細胞数に換算した:24孔プレート1孔あたりの細胞数=1視野あたりの細胞数×2(5.62×10-4)。細胞数の計測は5視野について行い、平均値を算出した。 Both human primary cultured hepatocytes and human iPS cells were observed with an optical microscope (CKX41N-31PHP, Olympus) after changing the medium to HSM after 1 day of culture. Specifically, the number of cells was counted by taking a photograph with a field of view of 400 times. In the field of view of 400 times, the area per field of view is 5.62 × 10 -4 cm 2 and the area per hole of 24 holes plate is 2 cm 2, so the number of cells per field of view is calculated as follows: Converted to the number of cells per cell: Number of cells per well of 24-well plate = number of cells per field × 2 (5.62 × 10 −4 ). The number of cells was measured for 5 visual fields, and the average value was calculated.

ヒトiPS細胞はHSMによる培養で細胞数が減少したが、一方、ヒト初代培養肝細胞はHSMで培養した群とHCMで培養した群で差異はみられなかった(図5-Aおよび図5-B)。   Human iPS cells decreased in number when cultured with HSM, while human primary cultured hepatocytes showed no difference between the group cultured with HSM and the group cultured with HCM (FIGS. 5-A and 5-). B).

ヒトiPS細胞とヒト胎児肝およびヒト成人肝とで、ガラクトキナーゼ1(galaktokinase 1、 GALK1)、ガラクトキナーゼ2(GALK2)、オルニチン トランスカルバミラーゼ(ornithine transcarbamylase、OTC)の発現を比較した。   Expression of galactokinase 1 (galaktokinase 1, GALK1), galactokinase 2 (GALK2), ornithine transcarbamylase (OTC) was compared between human iPS cells and human fetal liver and human adult liver.

ヒトiPS細胞よりIsogen(Nippon Gene社製, Tokyo, Japan)を用いてRNAを抽出した。オリゴdT(Oligo dT)をプライマーとしてスーパースクリプトIII(SuperScript III;Life Technologies社製, Grand Island, NY)を用いて総RNA(Total RNA)5 gより第一鎖cDNA(first-strand cDNA)を合成した。ヒト胎児肝およびヒト成人肝のRNAはClontech社より購入した。   RNA was extracted from human iPS cells using Isogen (Nippon Gene, Tokyo, Japan). First-strand cDNA is synthesized from 5 g of total RNA (Total RNA) using Superscript III (SuperScript III; Life Technologies, Grand Island, NY) using oligo dT (Oligo dT) as a primer. did. Human fetal liver and human adult liver RNA were purchased from Clontech.

リアルタイム定量PCR(Real-time quantitative PCR)は、ファスト SYBR登録商標 グリーン マスター ミックス(Fast SYBR(R) Green Master Mix:Life Technologies社製)を用いてミニオプチコン商標 リアルタイムPCR ディテクション システム(MiniOpticonTM real-time PCR detection system:Bio-Rad社製, Hercules, CA)により行い、解析した。リアルタイム定量PCRは、デナチュレーション(denaturation)を5秒およびアニーリング−エクステンション(annealing-extension)を5秒で1サイクルとして、40サイクルで行った。リボソームタンパク質L19(RPL19)を内部標準(internal control)として測定した。 Real-time quantitative PCR (Real-time quantitative PCR) is, Fast SYBR registered trademark Green Master Mix (Fast SYBR (R) Green Master Mix: Life Technologies , Inc.) Miniopuchikon trademark real-time PCR Detection system using a (MiniOpticon TM real-time PCR detection system: Bio-Rad, Hercules, CA) and analyzed. Real-time quantitative PCR was performed in 40 cycles, with denaturation being 5 seconds and annealing-extension being 1 cycle in 5 seconds. Ribosomal protein L19 (RPL19) was measured as an internal control.

PCRに用いたプライマーセットの塩基配列および該プライマーセットを用いて得られるPCR産物の予想サイズを以下に示す。
(a)RPL19増幅用プライマー:
5'-CGAATGCCAGAGAAGGTCAC(配列番号1)および5'-CCATGAGAATCCGCTTGTTT(配列番号2)((GeneBank Accession Number: BC000530, PCR産物の予想サイズ:157 bp)
(b)GALK1増幅用プライマー:
5'-TGCTGTGCCTGGGGTTTATG(配列番号3)および5'-GCTGCTTGAGAGAGGTAGAAGGTG(配列番号4)(GeneBank Accession Number: NM_000154, PCR産物の予想サイズ:153 bp)
(c)GALK2増幅用プライマー:
5'-TCACGACTTACTGGAGCAGGATG(配列番号5)および5'-CAAAACCAAAGCCCCACCTC(配列番号6)(GeneBank Accession Number: NM_002044, PCR産物の予想サイズ:177 bp)
(d)OTC増幅用プライマー:
5'- GGACATTTTTACACTGCTTGCCC(配列番号7)および 5'-TCCACTTTCTGTTTTCTGCCTCTG(配列番号8)(GeneBank Accession Number: BC107153, PCR産物の予想サイズ:105 bp)
The base sequence of the primer set used for PCR and the expected size of the PCR product obtained using the primer set are shown below.
(A) RPL19 amplification primer:
5'-CGAATGCCAGAGAAGGTCAC (SEQ ID NO: 1) and 5'-CCATGAGAATCCGCTTGTTT (SEQ ID NO: 2) ((GeneBank Accession Number: BC000530, expected size of PCR product: 157 bp)
(B) GALK1 amplification primer:
5'-TGCTGTGCCTGGGGTTTATG (SEQ ID NO: 3) and 5'-GCTGCTTGAGAGAGGTAGAAGGTG (SEQ ID NO: 4) (GeneBank Accession Number: NM_000154, expected size of PCR product: 153 bp)
(C) GALK2 amplification primer:
5'-TCACGACTTACTGGAGCAGGATG (SEQ ID NO: 5) and 5'-CAAAACCAAAGCCCCACCTC (SEQ ID NO: 6) (GeneBank Accession Number: NM_002044, expected size of PCR product: 177 bp)
(D) OTC amplification primers:
5'-GGACATTTTTACACTGCTTGCCC (SEQ ID NO: 7) and 5'-TCCACTTTCTGTTTTCTGCCTCTG (SEQ ID NO: 8) (GeneBank Accession Number: BC107153, expected size of PCR product: 105 bp)

OTC、GALK1、およびGALK2の発現量は、ヒトiPS細胞ではヒト胎児肝およびヒト成人肝に比べると著明に低かった(図6)。   The expression levels of OTC, GALK1, and GALK2 were significantly lower in human iPS cells than in human fetal liver and human adult liver (FIG. 6).

上記の結果から、iPS細胞はOTC、GALK1、およびGALK2の発現量が低いので、グルコースおよびアルギニンを含まないHSMで培養することにより死滅したと考えることができる。すなわち、HSMで培養するとiPS細胞は未分化なままなのでアポトーシスを起こして死滅すると考えられる。一方、胎児肝および成人肝はいずれもOTC、GALK1、およびGALK2を発現しているので、HSMによる培養でも生存することができたと考えることができる。   From the above results, it can be considered that iPS cells were killed by culturing in HSM not containing glucose and arginine because the expression levels of OTC, GALK1, and GALK2 were low. In other words, when cultured in HSM, iPS cells remain undifferentiated and are thought to cause apoptosis and die. On the other hand, since fetal liver and adult liver all express OTC, GALK1, and GALK2, it can be considered that they could survive even in culture with HSM.

本発明により、iPS細胞から分化誘導した肝細胞と未分化のiPS細胞とを含む細胞群から、実質的に肝細胞からなる細胞培養物を分別して得ることができる。本発明の方法により得られる実質的に肝細胞からなる細胞培養物は、移植後に発癌する可能性のあるヒトiPS細胞が排除されているため、そのまま個体に投与することにより肝組織の再生に用いることができ、再生医療での利用が容易になる。   According to the present invention, a cell culture substantially consisting of hepatocytes can be obtained from a cell group comprising hepatocytes induced to differentiate from iPS cells and undifferentiated iPS cells. The cell culture substantially consisting of hepatocytes obtained by the method of the present invention excludes human iPS cells that may become carcinogenic after transplantation, and is used for regeneration of liver tissue by administration to an individual as it is. Can be used in regenerative medicine.

配列番号1:リボソームタンパク質L19遺伝子の増幅用プライマーとして設計されたオリゴヌクレオチド。
配列番号2:リボソームタンパク質L19遺伝子の増幅用プライマーとして設計されたオリゴヌクレオチド。
配列番号3:ガラクトキナーゼ1遺伝子の増幅用プライマーとして設計されたオリゴヌクレオチド。
配列番号4:ガラクトキナーゼ1遺伝子の増幅用プライマーとして設計されたオリゴヌクレオチド。
配列番号5:ガラクトキナーゼ2遺伝子の増幅用プライマーとして設計されたオリゴヌクレオチド。
配列番号6:ガラクトキナーゼ2遺伝子の増幅用プライマーとして設計されたオリゴヌクレオチド。
配列番号7:オルニチン トランスカルバミラーゼ遺伝子の増幅用プライマーとして設計されたオリゴヌクレオチド。
配列番号8:オルニチン トランスカルバミラーゼ遺伝子の増幅用プライマーとして設計されたオリゴヌクレオチド。
SEQ ID NO: 1: An oligonucleotide designed as a primer for amplifying the ribosomal protein L19 gene.
SEQ ID NO: 2: Oligonucleotide designed as a primer for amplification of ribosomal protein L19 gene.
SEQ ID NO: 3: Oligonucleotide designed as a primer for amplification of galactokinase 1 gene.
SEQ ID NO: 4: Oligonucleotide designed as a primer for amplification of galactokinase 1 gene.
SEQ ID NO: 5: oligonucleotide designed as a primer for amplification of galactokinase 2 gene
SEQ ID NO: 6: oligonucleotide designed as a primer for amplification of galactokinase 2 gene
SEQ ID NO: 7: An oligonucleotide designed as a primer for amplifying the ornithine transcarbamylase gene.
SEQ ID NO: 8: oligonucleotide designed as a primer for amplification of ornithine transcarbamylase gene

Claims (7)

人工多能性幹細胞(induced pluripotent stem cells:以下、iPS細胞と略称する)から分化誘導した肝細胞と未分化のiPS細胞とを含む細胞群から、肝細胞からなる細胞培養物を分別して得る方法であって、該細胞群を、血清または血清代替物質を含む下記表1または表2の組成の培地で培養する工程を含む方法。
A method for obtaining a cell culture comprising hepatocytes from a group of cells including hepatocytes induced from induced pluripotent stem cells (hereinafter abbreviated as iPS cells) and undifferentiated iPS cells. A method comprising culturing the cell group in a medium having the composition shown in Table 1 or 2 below containing serum or a serum replacement substance.
血清または血清代替物質がノックアウト商標 セラム リプレースメント(knockoutTM serum replacement;以下、KSRと略称する)である請求項1に記載の方法。 Serum or serum replacement material knockout trademark Serum Replacement (knockout TM serum replacement; hereinafter abbreviated as KSR) The method according to claim 1 is. KSRが、最終濃度10%(V/V)となるように添加されたKSRである請求項2に記載の方法。   3. The method according to claim 2, wherein the KSR is KSR added to a final concentration of 10% (V / V). 培養する工程が、少なくとも3日間培養する工程である請求項1から3のいずれか1項に記載の方法。   4. The method according to any one of claims 1 to 3, wherein the culturing step is a step of culturing for at least 3 days. iPS細胞から分化誘導した肝細胞と未分化のiPS細胞とを含む細胞群が、iPS細胞から分化誘導した肝前駆細胞と未分化のiPS細胞とを含む細胞群である請求項1から4のいずれか1項に記載の方法。   5. The cell group comprising hepatocytes differentiated from iPS cells and undifferentiated iPS cells is a cell group comprising hepatic progenitor cells differentiated from iPS cells and undifferentiated iPS cells. Or the method according to claim 1. iPS細胞から分化誘導した肝細胞と未分化のiPS細胞とを含む細胞群が、ヒトiPS細胞に転写因子FOXA2、GATA4、HEXおよびC/EBPαの各遺伝子を3日毎にトランスフェクションし、増殖促進剤の組合せとしてオンコスタチンM、上皮成長因子、レチノイン酸、デキサメタゾン、インシュリンおよびトランスフェリンを含む培地中で分化誘導を行うことにより得られたヒト肝前駆細胞とヒトiPS細胞とを含む細胞群である請求項1から4のいずれか1項に記載の方法。   A group of cells containing hepatocytes induced to differentiate from iPS cells and undifferentiated iPS cells, human iPS cells are transfected with the transcription factor FOXA2, GATA4, HEX and C / EBPα genes every 3 days, thereby promoting growth. A cell group comprising human hepatic progenitor cells and human iPS cells obtained by inducing differentiation in a medium containing Oncostatin M, epidermal growth factor, retinoic acid, dexamethasone, insulin and transferrin as a combination of 5. The method according to any one of 1 to 4. 人工多能性幹細胞(induced pluripotent stem cells:以下、iPS細胞と略称する)から分化誘導した肝細胞と未分化のiPS細胞とを含む細胞群から、肝細胞からなる細胞培養物を分別して得る方法であって、iPS細胞から分化誘導した肝細胞と未分化のiPS細胞とを含む細胞群が、ヒトiPS細胞に転写因子FOXA2、GATA4、HEXおよびC/EBPαの各遺伝子を3日毎にトランスフェクションし、増殖促進剤の組合せとしてオンコスタチンM、上皮成長因子、レチノイン酸、デキサメタゾン、インシュリンおよびトランスフェリンを含む培地中で分化誘導を行い、トランスフェクション後8日目に得られたヒト肝前駆細胞と、ヒトiPS細胞とを含む細胞群を、最終濃度10%(V/V)となるように添加されたノックアウト商標 セラム リプレースメントを含む下記表1または表2の組成の培地で少なくとも3日間培養する工程を含む方法。
A method for obtaining a cell culture comprising hepatocytes from a group of cells including hepatocytes induced from induced pluripotent stem cells (hereinafter abbreviated as iPS cells) and undifferentiated iPS cells. A group of cells including hepatocytes differentiated from iPS cells and undifferentiated iPS cells transfect human iPS cells with the genes for transcription factors FOXA2, GATA4, HEX and C / EBPα every 3 days. Induction of differentiation in a medium containing Oncostatin M, epidermal growth factor, retinoic acid, dexamethasone, insulin and transferrin as a combination of growth promoters, human hepatic progenitor cells obtained 8 days after transfection, and human the cell group containing the iPS cells, the following Table 1 with added knocked trademark serum replacement to a final concentration of 10% (V / V) or in a medium with the composition shown in Table 2 Which comprises the step of culturing 3 days even without.
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